科室新闻
成果发表丨宣武医院神经外科陈静与中国科学技术大学占成教授合作总结下丘脑和脑干调控摄食和能量代谢的研究进展
原文链接:https://link.springer.com/article/10.1007/s12264-024-01335-7
摄食是动物和人类获取必要能量和营养的重要途径,对体重、能量稳态、免疫功能都具有深远的影响。面对不断变化的环境,中枢神经系统快速而准确的计算出人体的需求,并通过调节摄食行为维持机体的能量稳态。长期以来,下丘脑一直是领域内的研究重点。下丘脑弓状核(arcuate nucleus of hypothalamus, ARC)可通过体液途径感知机体营养信号,并在调节食欲和能量代谢中发挥重要作用。AgRP/NPY神经元是ARC脑区的关键神经元之一,与大脑多个脑区产生相互作用,并通过复杂的神经网络调控摄食行为和能量代谢稳态。
脑干在摄食和能量代谢调节中也发挥至关重要的作用。脑干孤束核(nucleus of solitary tract, NTS)由多种不同类型神经元组成,接受迷走传入神经直接投射,在感知机体营养代谢信号和调控摄食行为中发挥重要作用。研究团队发现脑干NTS中共表达儿茶酚胺(catecholamine, CA)和NPY的CA/NPY神经元可通过迷走传入神经感知饥饿并发挥促摄食的作用,这也是目前唯一已知的NTS促食欲神经元。除此之外,脑干的腹外侧延髓核(ventrolateral medulla, VLM)也存在CA神经元,并参与调控摄食和血糖调节。尽管近年来在脑干调控摄食行为方面取得了重要进展,但脑干与下丘脑如何互作,及其在维持长期能量代谢稳态中的作用尚不明确,有待深入研究。
由首都医科大学宣武医院神经外科陈静助理研究员和中国科学技术大学占成教授合作的综述文章“Neuronal Regulation of Feeding and Energy Metabolism: A Focus on the Hypothalamus and Brainstem”,于近期发表在《Neuroscience Bulletin》期刊(IF=5.9,JCR Q1)。本文聚焦下丘脑AgRP/NPY神经元和脑干CA/NPY神经元在调节摄食和能量代谢中的发现史和研究历程,回顾了摄食和能量代谢领域的最新研究成果,论述了能量代谢领域的冗余机制。
本综述主要包括以下四个方面内容:
● 回顾下丘脑AgRP/NPY神经元在摄食调控领域的研究历程和主要研究成果;
● 总结AgRP/NPY神经元在调节能量代谢中的研究进展,包括其在能量消耗、自噬、能量利用以及葡萄糖代谢中的作用,并阐明ARC脑区中与AgRP神经元相互作用的关键因子在调节摄食和能量代谢中的作用;
● 脑干(NTS和VLM)在调节摄食和能量代谢领域的研究突破;
● 讨论下丘脑和脑干区域在调节摄食和能量稳态中的潜在冗余机制和协同作用机制。
关键词:下丘脑、AgRP神经元、摄食行为、能量稳态、脑干、NTS、VLM、儿茶酚胺能神经元、NPY神经元
图1 调节摄食与能量代谢的神经环路领域面临的挑战和机遇。(1)ARC、NTS和VLM脑区内的神经元在响应饥饿信号、调节能量代谢中的互作机制;(2)长期调控脑干促摄食神经元对机体能量平衡的影响;(3)食欲相关神经元对于免疫等其他生理功能的影响。
共同第一作者
陈静
首都医科大学宣武医院
神经外科 助理研究员
主要从事中枢-外周互作在调控代谢和神经系统疾病中的作用机制。主持国家自然科学基金1项,以第一或通讯作者在《Current Biology》、《Cell Reports》、《Neuroscience Bulletin》等国际知名期刊上发表多篇高水平SCI论文,研究成果在相关领域具有较高的学术影响力。
共同第一作者
蔡美琪
中国科学与技术大学微尺度物质科学国家研究中心
2023级 神经生物学博士生
主要进行中枢调控摄食和能量稳态的神经环路机制研究。
通讯作者
占成
中国科学与技术大学生命科学与医学部 教授 博士生导师
主持多项国家级课题,国家优秀青年科学基金获得者。研究方向为(1)神经-免疫-代谢的反馈调节机制和(2)神经对免疫相关疾病的调控机制与临床应用。近年来以第一/通讯作者身份在《Cell》、《Nature Neuroscience》、《Neuron》、《Current Biology》、《PNAS》、《Cell Reports》、《Nature Communications》等国际知名杂志发表多篇论文,累计他引2200余次,h-index 17,最高单篇他引490余次(截至2024年,Google Scholar)。现任中国生理学会青年工作委员会和自主神经分会委员,中国神经生物学会应激分会委员。